Mozgástanulás és szabályozás Dr. Kopper Bence, Tóth Kata

Funkcionális rendszerek Motoros rendszerek Piramidális rendszer Extrapiramidális rendszer Szenzoros rendszerek Szaglórendszer Ízérzőrendszer Hallórendszer Vestibularis rendszer Látórendszer Somatosensoros rendszer Limbikus rendszer

Szenzoros rendszerek Érzéksejt: hám eredetű vagy idegsejt, felületén tartalmazza az ingert detektáló receptort Érzékszerv: érzéksejt és működését segítő sejtekből, szövetekből álló rendszer Receptorok: A felvett inger helye szerint: külvilágból (exteroceptorok) belső környezetből (interoceptorok) Inger és receptor viszonya alapján: telereceptorok : látás, hallás, szaglás kontaktreceptorok: ízlelés, tapintás Inger modalitása szerint: Kemoreceptor Mechanoreceptor Termoreceptor Fotoreceptor adekvát inger: az érzőrendszerek egy adott modalitásra, energiaféleségre specifikusak

Szenzoros rendszerek

Szenzoros receptorok receptor potenciál: a receptor a modalitásának megfelelő ingerre adott válaszként a nyugalmi potenciál megváltozása (helyi potenciál), amplitúdója az inger erősségével, időtartama annak időtartamával azonos ingerküszöb: az a minimális inger, ami megváltoztatja az akciós potenciálok frekvenciáját a receptorhoz futó roston az inger akciós potenciálok frekvencia változása formájában kódolódik és szállítódik a központba

Szenzoros receptorok az idegrendszerrel való kapcsolat kétféle lehet: az elsődleges érzőneuron (sejttest mindig a periférián) nyúlványa érzékeli az ingert érzéksejt érzékeli az ingert és továbbítja az elsődleges érzőneuron nyúlványára közvetlenül (szekunder érzéksejt), vagy közvetve (tercier érzéksejt) tartós inger esetén adaptáció léphet fel: lassú adaptáció – folyamatos kisüléssorozat tartós ingerre gyors adaptáció – rövid válasz után megszűnik

Szenzoros receptorok

Szenzoros rendszerek az érzőrendszerekből érkező ingerületek reflexeket indíthatnak a gerincvelő és az agytörzs, vagy magasabb szinten a szaglópálya kivételével mindegyik érzőpálya átkapcsolódik a thalamuszon az érzőpályák többszörös átkapcsolódással érik el az agykéreg elsődleges érzőterületét – feldolgozás is folyik az átkapcsolódás során a beérkező információ tudatosulhat, emlékképek formájában tárolódhat és érzelmi reakciókat is kiválthat a szenzoros működés leszálló kontroll alatt áll

Szenzoros rendszerek – idegrost típusok

Szenzoros rendszerek Szaglópálya (3 neuron) Ízérző rendszer (3 neuron) Receptor: orrnyálkahártya primer érzékhámsejt (1. neuron) Lobus temporalis primer és szekunder szaglómező (area 51, 28) Ízérző rendszer (3 neuron) Receptor: ízlelőbimbó  szekunder érzékhámsejt Lobus parietalis gyrus postcentralis primer ízérző mező (area 43) Hallórendszer (5 neuron) Receptor: Corti-szerv szőrsejtjei  szekunder érzékhámsejt Lobus temporalis primer és szekunder hallómező (area 41, 42) Látórendszer (4 neuron) Receptor: csapok, pálcikák Lobus occipitalis primer, szekunder, tercier látókéreg (area 17, 18, 19) Vestibularis rendszer (2 neuron) Receptor: macula és ampulla szekunder érzékhám sejtjei Híd vestibularis magok, kisagy (valamilyen módon a kéregbe is)

A bőr A bőr érzékeny: Nyomásra Tapintásra Vibrációra Hőmérsékletre Fájdalomra Ezt a felületi szenzibilitást a mélyérzéssel (izom-, ízületi-, és ínreceptorok) és zsigeri fájdalomérzéssel együtt szomatoviscerális szenzibilitásnak nevezzük

Bőr mechanoreceptorai Bőrben részben felületesen, részben bőr alatti kötőszövetben található a szőrrel borított részeken a szőrtüszőkben is vannak receptorok a tapintáshoz szükséges az érintkező felület mozgása zömmel Aβ rostok szállítják az ingerületet sokféle mechanoreceptor van a bőrben, ezek teszik lehetővé az ingerek részletes analízisét Nem csak a kontaktus meglétét, hanem az érintkező felület sokféle tulajdonságát érzékeljük: az inger intenzitását az inger időtartamát az inger elmozdulásának irányát a bőrhöz érő tárgy felületének minőségét a felület száraz, vagy nedves voltát az inger állandóságát, vagy vibrációját

Bőr mechanoreceptorai

A bőrreceptorválasz nyomásra A bőr mechanoreceptorai 3 taktilis ingerkiváltáshoz sorolhatók: Nyomás Tapintás Vibráció Merkel-sejteket és tapadókorongokat különböző nagyságú súly ráhelyezésével ingereljük, akkor a megfelelő idegről elvezethető akciós potenciálok frekvenciája (impulzus/s) arányos a súly által kifejtett nyomással Ezzel mérhetővé válik a nyomás intenzitása (intenzitásdetektorok)

A bőrreceptorválasz érintésre A Meissner-féle testecskék ill. a szőrtüszőreceptorok reagálnak Ebben az esetben: nem az inger intenzitása (pl.: a szőr elhajlásának mértéke) játszik szerepet Hanem az inger által okozott változás sebessége Sebességdetektorok  az impulzusszám ebben az esetben a sebességgel arányos

A bőrreceptorválasz vibrációra A Pacini-testek Rezgések (vibráció) érzékelésére specializálódtak Az ingererősség egyszeri változására csak egyetlen impulzussal reagálnak, tekintet nélkül arra, hogy a változás milyen gyorsan ment végbe Ha viszont állandóan változik az ingererősség megváltozásának gyorsasága (azaz a bőrelmozdulás gyorsulása nagyobb vagy kisebb), ezzel a gyorsulással arányos a receptorhoz tartozó idegrostban az impulzusfrekvencia A bőrön kívül ilyen gyorsulás detektorok az inakban, izmokban és az ízületi tokban találhatók azaz szerepük van a mélyérzésben is.

Ízületi receptorok Az ízületi tok és ízületi szalagok mechanikai deformációját detektálja 4 típusa Szabad idegvégződések Golgi-típusú végződése Ruffini végződések Pacini-szerű végződések

Ízületi receptorok Szabad idegvégződések Golgi típusú végződések Legnagyobb számban fordulnak elő Ízületi tokban és az ízület körüli kötőszövetben Extrém mechanikai és kémiai irritáció Magas küszöbű Lassan adaptálódó III/C típusú afferens rostok Golgi típusú végződések Ízületi szalagokban Ízület mozgásterjedelmének végén, szalagok megnyúlásakor Alacsony küszöbű Lassan adaptálódó

Ízületi receptorok Ruffini végződések Pacini-szerű végződések Ízületi tokban Megnyúlás és taktilis stimulus Alacsony küszöbű Lassan adaptálódó II/B típusú afferens rostok Statikus ízületi pozíció, ízületi mozgás, mozgás iránya és sebessége Pacini-szerű végződések Periosteum, ízületi kapszula fibrózus része Mozgás megkezdésekor és befekezésekor Alacsony küszöbű Gyorsan adaptálódó Mozgás sebessége: „gyorsulási receptorok”

PD receptorok Az intenzitásdetektor típusú receptorok = proporcionális (tónusos) vagy P-receptor A sebességdetektor típusú receptorok = differenciáló (fázisos) vagy D-receptor A kettő kombinációját képezik a PD-receptorok , amelyek pl. a mélyérzéshez hozzájárul vagy az ízület állását jelzik: Az ízületi szög változásának gyorsasága az impulzusfrekvencia átmeneti növekedésében (görbecsúcsok) Az ízület végleges állása az ezt követő konstans impulzusfrekvenciában mutatkozik meg Az vitatott a PD-recepció magában az ízületben van, vagy pedig az ízülethez tartozó izomorsó receptoraiban

Proprioceptorok ízületek állásának, az izom hosszának, stb. érzékelésére (mély szenzibilitás) ún. proprioceptorok szolgálnak kontakt mechanoreceptorok típusai: izomorsók az ínreceptorok (= Golgi – féle ínorsó) ízületi receptorok

Proprioceptorok Proprioceptív információkat a gerincvelő hátsó kötegi felszállórendszere: a Goll- és Burdach-pályák közvetíti Első átkapcsolódásuk a nyúltvelő Goll- és Burdach magjaiban van Tehát egy propriocepciót közvetítő érző neuron az izomorsót köti össze a nyúltvelővel A gerincvelő hátsó szarvába belépő oldalágat az érzőneuron, ami vagy interneuron közbeiktatásával közvetve vagy közvetlenül kapcsolódik mellső szarvi motoneuronhoz

Az izomorsó Az izomorsók ún. intrafuzális rostokat tartalmaznak és az (extrafuzális) munkaizomrostok között, azokkal párhuzamosan helyezkednek el Az intrafuzális rostok végei  - motoneuronok révén efferens beidegzést kapnak – receptorok, reflex érzékenységének beállítása

Az izomorsó Alacsony küszöbű mechanoreceptor – az izom már kisfokú megnyúlása ingerületbe hozza Az izom hosszának változására érzékeny Legtöbb: fej, nyak, kéz izmaiban Az izomorsók ún. intrafuzális rostokat tartalmaznak és az extrafuzálisizomrostok között, azokkal párhuzamosan helyezkednek el Az intrafuzális rost 2 típusa: Magzsákreceptor: statikus és dinamikus Magláncreceptor: csak statikus Az intrafuzális rost középső részét spirális lefutású végződések (ún. annulospirális végződés) veszik körül, amelyek az intrafuzális rost nyújtási állapotáról informálják a gerincagyi neuronokat (magzsákreceptor Ia – rostok útján; a magláncreceptor II-es típusú rostok útján)

Az izomorsó Kétféle érző végződés: Primer = annulospirális : magzsák-, és maglánc rostok középső részét körbefonó, gyorsan vezető Ia-csoportú afferens rostok végződései Szekunder = virágcsokor (flower-spray): II-es csoportú érzőrostok végződései amelyek – valószínűleg csak a maglánc-rostokon – az intrafuzális rostok végéhez közelebb helyezkednek el

Gamma-efferens rendszer A gamma- efferens rendszer ingerlése nem vezet közvetlenül az izmok észlelhető összehúzódásához  az intrafuzális rostok nem elég erősek, és számuk sem elegendő ahhoz, hogy megrövidülést hozzanak létre Az ingerlés létrehozza azonban az intrafuzális rostok összehúzódásra képes végeinek megrövidülését, és ezáltal: Megnyújtja az izomorsók magzsákrészét Deformálja az annulospirális végződéseket Impulzusokat kelt az Ia-rostokban Α motoneuronok közvetítésével reflexes összehúzódást vált ki az izmon Tehát az izom 2 módon késztethető összehúzódásra: extrafuzális rostokat beidegző  - motoros neuronok ingerlésével közvetlenül  - efferens neuronok ingerlésével, amely utóbbiak az összehúzódást közvetve, a nyújtási reflex révén hozzák létre A megnövekedett  - efferens kisülés fokozza az orsó érzékenységét, ill. az orsó nyújtás iránti érzékenysége a  - efferens kisülési frekvenciájától függően változik

Golgi-féle ínorsó Az izom tenziójának, feszülésének változására érzékeny Az ín kollagénrostjai közötti csomós idegvégződések hálózatszerű rendszert alkotnak Ha az ín megfeszül, a kollagénrostok kiegyenesednek, párhuzamosan rendeződnek, így deformálják a közöttük elhelyezkedő idegvégződéseket A Golgi-féle ínszervből eredő rostok mielinhüvelyes, gyorsan vezető érző Ib típusú idegrostok

Golgi-féle ínorsó Alacsony küszöbű mechanoreceptor Az izom nagy mértékű összehúzódásánál vagy megnyúlásánál kapcsol be (az izom kontraktilis és elasztikus elemei az izom nyúlását az izom egy bizonyos fokú megnyúlásáig ellensúlyozni tudják, az ín csak nagymértékű izom megnyúlásnál nyúlik meg) Kontraktilis elem: szarkomer Izomrost szinten: Sorba kapcsolt elasztikus elem: kereszthíd, Z lemez Párhuzamosan kapcsolt elasztikus elem: titin Izom szinten: Sorba kapcsolt elasztikus elemek: aponeurosis, ín Párhuzamosan kapcsolt elasztikus elemek: fascia

Vestibularis rendszer Félkörös ívjáratok: 3 db – tér 3 iránya fej szöggyorsulásának érzékelése csak a forgás kezdetén és a forgás befejeztével aktiválódik – dinamikus receptor érzéketlen az állandó szögsebességű forgásra

Vestibularis rendszer Utriculus: Horizontális irányok Sacculus: vertikális irányok

Vestibularis rendszer Fej elfordítása az egyik irányba, ellenkező irányba mozdítja a szőrsejtek cíliáit.

Vestibularis rendszer Félkörös ívjáratok 3 db – tér 3 iránya fej szöggyorsulásának érzékelése csak a forgás kezdetén és a forgás befejeztével aktiválódik – dinamikus receptor érzéketlen az állandó szögsebességű forgásra Otolith szerv utriculus (tömlőcske) és sacculus (zsákocska) fej térbeli helyzetének és a nehézségi erőnek az érzékelése („graviceptor”) lineáris gyorsulás érzékelése folyamatosan aktív – statikus receptor

Vestibularis rendszer

Termoreceptorok a bőr termoreceptorainak két típusa van: hideg (Krause-féle végbunkó) 10°-40° között érzékeny, csúcs 23° -28° között 10° alatt érzéketlen, mint minden más – fagyasztás (foci) 45° feletti ingerre újra reagálnak – paradox hidegérzés, pl. forró kőre lépés Aδ rostok látják el meleg (tok nélküli Ruffini végtestek) receptorok 30°-45° között érzékeny, csúcs 38°-43° között 45° feletti hőmérsékleten a meleg receptorok elhallgatnak C rostok látják el általában lassan adaptálnak, normális körülmények között folyamatosan aktívak közel vannak a bőr felszínéhez (kb. 1 mm), a bőr hőmérséklete és a vérátáramlás is befolyásol – értágító, pl. alkohol – melegérzet, de a pálinka hatása rövid semleges zóna: 32°-33° között

Termoreceptorok I. Hidegreceptorok = 36° > Minél alacsonyabb a hőmérséklet (36 és 20° között), annál magasabb a hidegreceptorokhoz tartozó idegrostok impulzusfrekvenciája Melegreceptorok = 36° < Minél magasabb a hőmérséklet (63 és 43° között), annál magasabb a melegreceptorokhoz tartozó idegrostok impulzusfrekvenciája

Termoreceptorok II. 20 és 40° között a termoreceptorok gyorsan adaptálódnak = PD recepció: A 25°-os vizet csak kezdetben érezzük hidegnek Ezzel szemben a szélsőséges hőmérsékleteket tartósan hidegnek ill. tartósan melegnek érezzük => ennek a jelentősége a lehetséges bőrkárosodás előrejelzésében van 45° < „forróreceptorok” = hőmérséklet-specifikus fájdalomreceptorok

Nociceptorok fájdalomérzés receptorai szabad idegvégződések, de nem minden szabad idegvégződés nociceptor (ajak, nemi szervek) két fajtája van: modalitásra specifikus mechanikai vagy termikus ingerre reagál Aδ rostok látják el polimodális különböző modalitású erős ingerek aktiválhatják C rostok látják el algogén anyagok is ingerületbe hozhatják pl. sérült sejtek K+-ja, hízósejtek hisztaminja

Nociceptorok gyors, éles fájdalom: Aδ rostokon – jól lokalizálható lassú, tompa fájdalom: C-rostokon - nehezebben lokalizálható kevéssé adaptálódnak, tartós ingerlésre inkább szenzitizáció, hiperalgézia lép fel nem minden szervben van nociceptor, pl. az agy nem fáj, helyi érzéstelenítésben operálható a váz-, és szívizom nociceptorai érzékenyek az oxigén hiányra – angina pectoris

Fájdalom Fájdalom = nyomasztó érzelmi élménnyel társuló kellemetlen érzet A szervezet belülről vagy kívülről fenyegető vagy érő károsodás jelzése váltja ki = nocicepció Fájdalom eredete szerint: Viscerális fájdalom = zsigerekből eredő Szomatikus fájdalom: „mélyből” származó fájdalom pl.: fejfájás, végtagfájdalom Bőrből származó fájdalom

Felületes fájdalmak csoportosítása Első fájdalom = „éles” fájdalom Gyorsan jelentkező Elsősorban a menekülési reflexeket vált ki Második fájdalom = „tompa” fájdalom 0,5 – 1 s késéssel követi az éles fájdalmat Tovább tart Nehezen lokalizálható Kímélő (antalgiás) tartást vált ki

Fájdalomreceptorok Szabad idegvégződések Nem adaptálódnak (=>pl.: naphosszat tartó fogfájás!) egyébként a tartósan fennálló károsító hatás feledésbe merülne A fájdalomérző idegpályákat érintő károsodások olyan érzést keltenek, mintha a perifériáról származnának = projicált fájdalom Pl.: porckorongsérv okozta idegkompresszió miatt kialakuló hátfájás

Szenzoros rendszerek Pavlik: Sportélettan 4. Érzékszervek: 114-140. o.

Reflexek Reflex: alapvető idegrendszeri működés, környezeti ingerre tudatosulás nélküli válaszreakció jön létre Reflexív: reflex ezen keresztül jön létre Receptor Afferens szár Reflexközpont Efferens szár Effektor

Reflexek Receptor helye szerint Központ helye szerint Neuronok száma Exteroceptív Interoceptív Proprioceptív Központ helye szerint Gerincvelői Agytörzsi Kisagyi Köztiagyi Agykérgi Neuronok száma Monoszinaptikus Poliszinaptikus Kialakulás szerint Feltételes Feltétlen Receptor-effektor viszonya alapján Sajátreflex idegenreflex

Reflexek Pavlik: Sportélettan 3.3.3. A reflexek: 51-52. o.

Miotatikus-monoszinaptikus reflex Ha egy vázizom a hozzá tartozó ínra mért ütés következtében hirtelen megnyúlik Ingerületbe hozza az izomorsóból eredő Ia (annulospirális végződés) és a II-es típusú (virágcsokor végződés) idegrostokat, amelyek a hátsó gyökéren át a gerincvelőbe jutnak Közvetlenül kapcsolódnak a mellső szarvban elhelyezkedő, adott izomhoz tartozó  - motoneuronjaira Létrejön az izomösszehúzódás Monoszinaptikus: csupán egyetlenegy átkapcsolás (szinapszis) van a bejövő (afferens) és a kimenő (efferens) neuron között Reflexideje rendkívül rövid (kb. 20 ms) Saját reflex Főleg antigravitációs izmokban működik (térfeszítők, talpi hajlítók) Nyugalmi izomtónus fenntartása: izmaink a test nyugalmi helyzetében kissé nyújtott állapotban vannak, ez a reflex mindig aktív Megjelenési formái: patella reflex, Achilles ín reflex, biceps brachii reflex, triceps reflex, radius reflex

Reciprok beidegzés Ha a myotatikus reflex csak önmagában jönne létre, fennállna a veszélye, hogy egy adott izom reflexes összehúzódása következtében az ellenható izom megsérül, elszakad Ezt kiküszöbölendő, amikor egy nyújtási reflex létrejön, akkor azok az izmok, amelyek ellentétes működésűek (antagonisták) a hatásban résztvevő izmokkal (agonisták) elernyednek Ez a reciprok beidegzés következtében valósul meg: A gerincvelőben minden Ia-rostból egy kollaterális ág vezet egy gátló interneuronhoz , amely közvetlenül az antagonista izmokat ellátó motoros neuronok egyikével létesít szinaptikus kapcsolatot Mivel gátolja az antagonista izomhoz tartozó motoneuronok kisülését (akciós potenciál továbbítását), így az antagonista izom elernyed

Miotatitikus reflex és reciprok beidegzés

Renshaw-sejt, Renshaw-rekurrens gátlás A miotatikus reflex, mint elsődleges izomtónust fenntartó reflex, csak izomrángásokkal képes funkcióját ellátni. Ha a reflexet kiváltó inger következtében tetanuszos kontrakció alakulna ki, akkor az adott izom spasztikussá, ezzel funkcióképtelenné válna. Pl. a patella reflex esetében az ínra mért ütés következtében létrejövő térdfeszítés állandósulna, az alsó végtag tartósan nyújtott állapotban maradna Ennek kiküszöbölésére egy gátló mechanizmus is kapcsolódik a miotatikus reflexhez, ami a megszünteti az izomösszehúzódást okozó motoneuron kisülést Ezt egy gerincvelői visszacsatoló neuronkör végzi, benne egy speciális gátló interneuron: a Renshaw sejt A bemeneteit a motoneuronok axonkollaterálisaiból kapja; a mozgatóidegsejt impulzusai serkentik a Renshaw-sejteket A Renshaw-féle interneuronok viszont gátló szinapszist képeznek a mozgatóidegsejttel a sejttesten vagy az axondombon Visszacsatolási/rekurrens gátlásnak is hívjuk Felsőbb központok is módosíthatják az aktivitását!

Renshaw-sejt, Renshaw-gátlás

Myotatikus reflex Állandóan működő reflexünk Izomtónus fenntartásában, egyensúly megtartásában játszik rendkívül fontos szerepet Sohasem önmagában jelenik meg Mindig kapcsolódik hozzá: Reciprok beidegzés Visszacsatoló gátlás (Felsőbb) idegi struktúrák módosíthatják a működését

Inverz myotatikus reflex Minél erősebben nyújtjuk az izmot, egy bizonyos pontig, annál erősebb a reflexes összehúzódás Amikor azonban a feszülés eléggé naggyá válik, az összehúzódás hirtelen megszűnik és az izom elernyed = inverz nyújtási reflex = autogén gátlás Receptora a Golgi-féle ínszervben található: Ib – rostok a gerincvelőben gátló interneuronra kapcsolódnak, ami gátlóan hat ugyanazon izmokat ellátó motoros neuronokra  diszinaptikus reflex Az Ib-rostok serkentő összeköttetéseket is alkotnak az izom antagonistáit ellátó motoros neuronokkal (reciprok innerváció) Az  - motoneuronok axonkollaterálisaik és az interneuronként közbeiktatott ún. Renshaw – sejtek közvetítésével magukra visszahatva saját magukat gátolják (rekkurens – gátlás) Golgi ínkészülék aktivitása gátolja a γ-motoneuronokat is  tehermentesítő reflex: csökkenti az izomtónust)

Inverz nyújtási reflex II. Mivel a Golgi-féle ínszervek, eltérően az izomorsóktól, soros kapcsolásban vannak az izomrostokkal => az izom passzív nyújtása és aktív összehúzódása egyaránt ingerli azokat A Golgi-féle ínszervek ingerküszöbe alacsony A passzív nyújtással előidézett ingerlés mértéke nem nagy, mivel a könnyen nyújtható izomrostok „felveszik” a nyújtás nagy részét ezért az elernyedés előidézéséhez erős nyújtás szükséges Az izom összehúzódása azonban szabályszerűen kisüléseket vált ki, és a Golgi-féle ínszerv jelátalakítóként működik egy olyan visszacsatoló körben, amely – analóg módon az izomhosszat szabályozó izomorsó visszacsatoló köréhez – az izomerőt szabályozza

Poliszinaptikus reflexek A nyújtási reflexet néhány egyéb poliszinaptikus átkapcsolás kiegészíti Ha a nyújtási reflex pl. egy feszítőizomban játszódik le (mint pl. az ún. patella – ínreflex esetében), akkor ahhoz, hogy hatásos extenzió jöhessen létre, az adott ízülethez tartozó hajlítóizom  - motoneuronjainak gátlás alá kell kerülniük, ami egy gátló interneuron útján valósul meg A reflexválasz befejezéséhez viszont a feszítőizom kontrakcióját is gátolni kell Ebben négy mechanizmus játszik szerepet: Az izomorsó – megnyúlás megszűnte véget vet az Ia – rostok ingerületének Az ínreceptorok erős megfeszülése Ib – rostok és interneuron útján gátolja az  - motoneuronokat (autogén gátlás) Az Ib – rostok emellett izgatják az antagonista izom  - motoneuronjait (reciprok innerváció) Az  - motoneuronok axonkollaterálisaik és az interneuronként közbeiktatott ún. Renshaw – sejtek közvetítésével magukra visszahatva saját magukat gátolják (rekkurens – gátlás)

Myotatikus és inverz myotatikus reflex 1 – reciprok innerváció 2 – autogén gátlás 3 – rekurrens/Renshaw gátlás Kék: izomorsó afferens Lila: ínorsó afferens Piros: efferens Golgi ínkészülék aktivitása (lila) gátolja a γ-motoneuronokat is!

Supraspinális központok A több száz egyéb neuronnal szinaptikus kapcsolatban álló motoneuronok reflexingerlékenysége az agy ún. szupraszpinális központjainak ellenőrzése alatt áll Reflexek kóros működése: Areflexia (nem kiváltható reflex): reflexív megszakadása, zavar a szegmentális elhelyezkedéséről nyújt információ Hiperreflexia (abnormálisan élénk reflex): leszálló pályák megszakadására utal (normálisan gátlás működik)

Gerincvelői reflexek Saját reflexek Myotatikus reflex Inverz myotatikus reflex Idegen reflexek Flexor reflex Keresztezett extensor reflex Hasbőr reflex Cremaster reflex Köhögés Tüsszentés Cornea reflex Könnyezés Vegetatív reflexek (lásd vegetatív IR-nél)

Myotatikus és inverz myotatikus reflex Pavlik: Sportélettan 3.4.1.3.1. A gerincvelő proprioceptív reflexei: 58-60. o.

Az izomhossz szabályozás Az izomorsók elsősorban az izomhossz szabályozásának szolgálatában állnak Ennek megfelelően az izomhosszának nem kívánt változásait a sajátreflexek korrigálják A szükséges izomhossz beállítását a  - rostok változó, az intrafuzális izomrostok előnyújtását meghatározó -centrálisan irányított- aktivitása teszi lehetővé

Az izomfeszülés szabályozás A munkaizomrostokkal sorba kapcsolt ínreceptorokat már néhány motoros egységhez tartozó izomrostok kontrakciója is ingerületbe hozza Az intrareceptorok elsősorban az izomfeszülés szabályozásának szolgálatában állnak

 - hurok Az annulospirális végződést – az egész izomnyújtásán kívül az intrafuzális izomrostok a  - motoneuron aktiválta kontrakciója is ingerületbe hozhatja, ami az Ia – rostok útján az  - motoneuronok közvetett aktiválódását eredményezi Valószínűleg ez az ún  - hurok az  - rostok közvetlen aktiválásával együtt ezen ( -  kapcsolódás vagy koaktiváció) teszi lehetővé az izomműködés finom beállítását

Gamma-efferens rendszer A gamma- efferens rendszer ingerlése nem vezet közvetlenül az izmok észlelhető összehúzódásához => az intrafuzális rostok nem elég erősek, és számuk sem elegendő ahhoz, hogy megrövidülést hozzanak létre Az ingerlés létrehozza azonban az intrafuzális rostok összehúzódásra képes végeinek megrövidülését, és ezáltal: Megnyújtja az izomorsók magzsákrészét Deformálja az anulospirális végződéseket Impulzusokat kelt az Ia-rostokban Ez az izom reflexes összehúzódásához vezethet Vagyis az izom összehúzódásra késztethető mind az extrafuzális rostokat beidegző  - motoros neuronok, mind  - efferens neuronok ingerlésével, amely utóbbiak az összehúzódást közvetve, a nyújtási reflex révén hozzák létre A megnövekedett  - efferens kisülés fokozza az orsó érzékenységét, ill. az orsó nyújtás iránti érzékenysége a  - efferens kisülési frekvenciájától függően változik

Gamma-efferens kisülés szabályozása Az agy területéről eredő leszálló pályák aktivitása igen jelentős mértékben szabályozza a  - efferens rendszer motoros neuronjait Ezek a pályák állítják be a, ill. változtatják az izomorsó érzékenységét, vagyis a nyújtási reflexek küszöbét a test különböző területein, mégpedig a testtartás-szabályozás mindenkori igényeinek megfelelően Befolyásoló tényezők: Szorongás: fokozza a kisülést => szorongó betegekben időnként észlelhető fokozott ínreflexek A bőrt érő ingerek, különösen az ártalmasak: Fokozzák az azonos oldali hajlító izmok orsóihoz futó  - efferens kisülést Ugyanakkor csökkentik a feszítőkhöz futót Az ellenoldali végtagban pedig ellentétes válaszmintázatot váltanak ki

Izomtónus Az izom nyújtással szembeni ellenállását gyakran = izomtónus Ha az izom motoros idegét átmetsszük, az izom nagyon kis ellenállást tanúsít, azt mondjuk, hogy petyhüdt Hipertónusosnak (spasztikusnak) azt az izmot nevezzük, amelynek ellenállása a nyújtással szemben a fokozott nyújtási reflexek miatt nagy Valahol a petyhüdtség és a spaszticitás állapota között található a normális tónus pontatlanul meghatározott zónája Az izmok általában hipotónusosak, ha a  - efferens kisülés frekvenciája alacsony, és hipertónusosak, ha az magas

Poliszinaptikus reflexek

Idegen reflex - Poliszinaptikus reflex Ellentétben a sajátreflexszel az idegenreflex receptorai térben elkülönülnek a célszervtől A reflexív egyaránt tartalmazhat szomatikus (motoros, szenzoros) vagy vegetatív neuronokat, vagy keverten mindkettőt és lefutása több szinapszist is magába foglal Reflexideje ezért hosszabb, mint a sajátreflexé, és függ az inger intenzitástól is (változó időbeli szummáció) Pl.: orrviszketés => tüsszentés Ezen kívül egyes idegenreflexekre az is jellemző, hogy az inger intenzitásától függően a reflexválasz többé vagy kevésbé irradiálhat (pl.: köhögés => fuldokló köhögés)

Idegenreflexek Az idegen reflexek közé tartoznak: elhárító reflexek pl.: flexorreflexek, corneareflex, könnyezés, köhögés, tüsszentés, ezenkívül a táplálkozást szolgáló reflexek, (nutritív reflexek) pl.: nyelés, szopás, valamint a helyváltoztatást szolgáló reflexek (lokomotorreflexek). Ide tartozik még a vegetatív reflexek sokasága (vérkeringés, légzés, gyomor- és bélműködés, szexuális funkciók, húgyhólyagműködés stb.) A diagnosztikában használatos idegenreflexek: a talpreflex, a cremasterreflex, a hasbőrreflex Jellegzetes elhárító jellegű idegenreflexek a flexorreflexek is pl.: a jobb talpat érő fájdalmas inger a jobb alsó végtag ízületét flexióba hozza

Afferens impulzusok gerincagyi továbbítása A) excitátoros (serkentő) interneuronokon (A1) keresztül az azonos oldali (ipszilaterális) flexorok motoneuronjaihoz B) gátló interneuronokon (A2) keresztül az ipszilaterális extenzorok motoneuronjaihoz, amelyek gátlása a beidegzett extenzorokat elernyeszti (A3) C) serkentő interneuronokon (A4) keresztül az ellenoldali (kontralaterális) extenzorok motoneuronjaihoz (A5) (ez az ún. keresztezett extenzorreflex a fájdalomreceptort a fájdalomkeltő inger forrásától eltávolító flexorreflexet egészíti ki azáltal, hogy az ellenoldali végtag megfeszítésével alátámasztja a testet) D) gátló interneuronokon keresztül a kontralaterális flexorok motoneuronjaihoz, aminek következtében ezek a flexorok elernyednek (A6) E) más gerincvelői szegmentumokhoz (fel- és leszálló összeköttetések (A7-A8)), mivel a flexorok és extenzorok beidegzése nem mindig csak egyetlenegy szegmentumból ered Ezen kívül a nociceptorokat érő inger jelzése az agyba is eljut és fájdalomként tudatosul

Idegenreflexek  nyújtási reflex A nyújtási reflexxel ellentétben, amelyben a reflexválasz során csak az  - motoneuronok aktiválódnak (a  - neuronok gátlódnak), az idegenreflexben az ingerület egyidejűleg mindkét motoneurontípusra átterjed Ennek következtében izomorsók rostjai a munkaizomzat rostjaival egy időben rövidülnek meg, és ezáltal az izom megrövidülése ellenére az izomorsóreceptorok előfeszítése és válaszkészsége, állapota messzemenően állandó marad

Gátló mechanizmusok a szinaptikus ingerületátvitelben A szinaptikus áttevődés gátlása történhet a szinaptikus rés előtt = preszinaptikus gátlás Vagy a túloldali membránt érő befolyások útján = posztszinaptikus gátlás

Preszinaptikus gátlás A preszinaptikus gátlás esetében egy harmadik neuron ingerli a preszinaptikus axonvégszakaszát Az utóbbi depolarizációja miatt csökken a neuronon lefutó akciós potenciálok amplitúdója Ennek következtében kevesebb serkentő transzmitter szabadul fel a szinaptikus résben, következésképpen a posztszinaptikus neuron is csak kisebb mértékben depolarizálódik, úgyhogy a kialakuló extacitátoros posztszinaptikus potenciál esetleg elégtelenné válik ahhoz, hogy akcióspotenciált generálhasson

Posztszinaptikus gátlás A posztszinaptikus gátlás mechanizmusa egészen más: ebben az esetben egy gátló interneuronon hiperpolarizálja a posztszinaptikus neuront (inhibitoros posztszinaptikus potenciál, IPSP) A gátló interneuron aktiválódását előidézheti a) gátlóneuronhoz futó rekkurens axonkollaterálisok izgalma (Renshaw-sejteken közvetítette ún. rekkurens gátlás) vagy b) egy másik neuron közvetlen „előrecsatolt” (feed – forward) ingerülete Jó példa erre a flexorreflexet kísérő ipszilaterális extenzorgátlás Mivel ez esetben az ellentétes hatású (antagonista) izomműködése gátolt, ez példa az ún. antagonista gátlásra is

Somatomotoros rendszerek Efferentáció: Piramispálya Extrapiramidális pálya Effektorok: IZOM (Visceromotor rendszerek: leszálló vegetatív pályák, szervek simaizmai)

Az izom Emberi szervezet 25-45%-át alkotja Nők: 25-35% Jól fejlett TF-es hímek: 40-45% Funkció: HELY- ÉS HELYZETVÁLTOZTATÁS Belső szervek védelme (hasi szervek) Vegetatív funkciók: légzés (bordaközi izmok, rekeszizom), vénás visszaáramlás (lábszár izomzata) Hőtermelés: hidegben jelentkező izomremegés Glikogén és fehérje raktár Izom tulajdonságai, amik lehetővé teszik a mozgások megvalósulását Ingerelhetőség: membránja depolarizációra képes Kontraktilitás = összehúzódó képesség Megnyújthatóság Elaszticitás: nyugalmi hosszra tér vissza

Az izom szerkezet Nem kontraktilis fehérjét Kontraktilis fehérjék aktin miozin Myofilamentumok: nehéz lánc (miozin) könnyű lánc (aktin + regulációs fehérjék) Regulációs fehérjék: tropomiozin troponin T, C, I Sarcolemma: sejtmembrán Sarcoplasmaticus retikulum: Ca+ raktár

Rosttípusok Izomrost: óriás, sokmagvú sejt (fúzionált) Kontraktilitás alapján Lassú Gyors Metabolizmus alapján Oxidatív Glikolitikus  Lassú oxidatív (I. típus, SO, S) Gyors oxidatív/glikolitikus (II.A, FOG, FR) Gyors glikolitikus (II.B, FG, FF)

Izomkontrakció Sarcomer: az izomrost funkcionális egysége TF-es memoriter: a kontrakció alapegysége a sarcomer, az erőkifejtés alapegysége a kereszthíd! Kontrakció közben a sarcomer hossz változik, a filamentumok hossza nem! Kontrakció mechanizmusa: Hexley-féle csúszó filamentum elmélet  kereszthíd ciklusok sorozatán keresztül valósul meg Az izomkontrakciót szabályozó regulációs faktor: Ca2+  Troponin C-hez kapcsolódik  tropomiozin konformációváltozás  aktin miozin kötő helyei szabaddá válnak  lehetőség az aktomiozin komplex létrejöttére

Izomkontrakció Kereszthíd ciklus: miozinfej aktiválódik: miozin ATPáz aktivitása hatására a miozinfejen lévő ATP hidrolizál ADP-re és szervetlen foszfátra (Pi) aktivált miozinfej kapcsolódik az aktin szabaddá vált miozin kötő helyéhez  létrejön az akto-miozin komplex miozinfej konformációváltozása következik be, miközben az ADP és Pi disszociál  a vékony filamentumot az M vonal felé húzza ATP kötődik a miozinhoz, így leválik az aktinról ATP szükséges az izomrelaxációhoz  hullamerevség oka az ATP hiány, a test izmai a halál utáni pillanatban felvett helyzetben rögzülnek

Izomkontrakció

Izomkontrakció Izom energiája honnan származik? Izomrostban lévő ATP: 1-2 sec (anaerob alaktacid energianyerés) Kreatin-foszfát: 6-8 sec(anaerob alaktacid energianyerés) Glikogén: glikogén-foszforiláz  glükóz-foszfát Glükóz-foszfát  tejsav: 30 sec (anaerob laktacid) Glükóz-foszfát  acetil CoA : 70-80 min (aerob) Zsírsav: több óra (aerob) Mg+ hiány okozta izomgörcs oka: Mg+ szükséges a legtöbb energiatermelő folyamatban résztvevő enzimek aktiválásához pl.: kreatinfoszfát

Motoros egység Motoros egység: 1 motorneuron + (változó számú) izomrost Motorneuron: α FF – nagy, magasabb ingerküszöb  gyors glikolitikus rostok α FR – nagy, magasabb ingerküszöb  gyors oxidatív/glikolitikus rostok α S – kisebb, alacsonyabb ingerküszöb  lassú oxidatív rostok β γ – kicsi, intrafuzális rostok Egyszerre kell összehúzódnia a rostoknak, ezért ugyanolyan metabolikus tulajdonsággal kell rendelkezzen  1 motoros egységen belül azonos rosttípusok

Motorneuronok fajtái α S motoneuron – Ia/Aα rost idegrost – I-es típusú izomrostok α FR motoneuron– Ia/Aα rost idegrost – II.A típusú izomrostok α FF motoneuron– Ia/Aα rost idegrost – II.B típusú izomrostok β stat motoneuron– III/Aγ idegrost(?) – II. típusú izomrost és statikus magzsák receptor β dyn motoneuron– III/Aγ idegrost(?) – I. típusú izomrost és dinamikus magzsák γ stat motoneuron– III/Aγ idegrost– statikus magzsák és maglánc γ dyn motoneuron– III/Aγ idegrost – dinamikus magzsák

Neuromuszkuláris szinapszis Myoaxonális szinapszis: gerincvelői motoneuron axonja + izomrost Mindent vagy semmit elv: motoneuron ingerülete esetén a motoros egységhez tartozó összes izomrost teljes mértékben összehúzódik Neurotranszmitter: acetilkolin  nikotinos acetilkolin receptor az izomroston (ligand-függő Na+ csatorna) Elektromos-kémia-elektromos ingerületátvitel

Az izom Pavlik: Sportélettan 7.1. Az izomműködés jelentősége és kapcsolatai: 203-204. o. 7.2. A harántcsíkolt izom szerkezete: 205-207. o. 7.3. Az izomműködés elemi jelenségei: 208-217. o. 7.4. Az emberi izmok rostösszetétele: 217-220. o.

Excitáció és kontrakció összekapcsolódása A gerincvelő mellső szarvi motoneuron sejttén és dendritein serkentő szinapszisokból helyi potenciálváltozás jön létre Az egyes szinapszisoknál létrejövő feszültségváltozások mindegyike az axondombig vezetődik (kis gyengüléssel) Az axondombon a feszültségváltozások összeadódnak (szummáció) A küszöbértéket elérő feszültségváltozás megnyitja az axondomb és az axon kezdetének feszültségfüggő Na+ csatornáit A Na+ beáramlás nyomán a membrán depolarizálódik A depolarizáció az axonvég felé (az akciós potenciál refrakter tulajdonsága miatt) szaltatórikusan terjed végig a motoneuron myelinhüvelyes axonján A motoneuron axonvégződésének neuromuszkuláris szinapszis felőli preszinaptikus membránját elérve a depolarizáció kinyitja a feszültségfüggő Ca+ csatornáit Az axonterminálisba beáramló Ca+ a neurotranszmittert tartalmazó vezikulákat a preszinaptikus membrán belső oldalához köti A vezikula és a sejtmembrán fúzionál, a hólyagból az acetilkolin a szinaptikus résbe ürül Az acetilkolin hozzákötődik az izomroston (a neuromuszkuláris szinapszis postszinaptikus membránján) lévő nikotinos acetilkolin receptorokhoz

Excitáció és kontrakció összekapcsolódása A nikotinos acetilkolin receptorok ligandfüggő Na+ csatornák, így az acetilkolin bekötődése Na+ beáramlás eredményez (kulcs-zár-ajtó analógia: kulcs az acetilkoin, zárt a nikotinos acetilkolin receptor, ajtó az ioncsatorna) A neuromuszkuláris szinapszisnál lévő posztszinaptikus membrán depolarizálódik A depolarizáció végigterjed az izomrost sarcolemmáján A sarcolemma betüremkedése a transzverzális azazT tubulus feszültség függő Ca2+ csatornáit nyitja meg A T tubulus feszültség függő Ca2+ csatornái a sejten belül közvetlen érintkezésben vannak a sarcoplasmatikus retikukum Ca2+ csatornáivan, amiket a T tubulus Ca2+ csatornáinak megnyílása mechanikusan nyit meg (Ca2+ indukált Ca2+ felszabadulás) A sarcoplasmatikus retikulumból felszabadul a Ca2+ és elárasztja a sejtplazmát A Ca2+ hozzákötődik a troponin C-hez, aminek következtében a tropomiozin konformációváltozáson megy keresztül, a troponin I eltávolodik az aktin miozin kötő helyétől, ami így szabaddá válik Az aktivált miozin fej hozzákötődik az aktin miozinkötő helyéhez; létrejön az aktomiozin komplex, végbemegy a kereszthíd ciklus

Triád T tubulus: sarcolemma betüremkedése, nem a sarcoplasmatikus reticulum része!!!!!!

Excitáció és kontrakció összekapcsolódása Ca2+ szerepe 3-szor: Acetilkolin exocitózis a motoneuronban Ca2+ indukált Ca2+ felszabadulás (T tubulus – SR) Troponin C-hez kötődés  Troponin I gátlásának megszüntetése

Excitáció-kontrakció, kereszthíd ciklus https://www.youtube.com/watch?v=8Hu5W_tFXLs https://www.youtube.com/watch?v=IOkn1ldFO60 https://www.youtube.com/watch?v=sIH8uOg8ddw

Köszönöm a figyelmet!